小学奥数 计数题库 乘法原理之染色法.题库版

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1.使学生掌握乘法原理主要内容,掌握乘法原理运用的方法;2.使学生分清楚什么时候用乘法原理,分清有几个必要的步骤,以及各步之间的关系.3.培养学生准确分解步骤的解题能力;乘法原理的数学思想主旨在于分步考虑问题,本讲的目的也是为了培养学生分步考虑问题的习惯.一、乘法原理概念引入老师周六要去给同学们上课,首先得从家出发到长宁上8点的课,然后得赶到黄埔去上下午1点半的课.如果说申老师的家到长宁有5种可选择的交通工具(公交、地铁、出租车、自行车、步行),然后再从长宁到黄埔有2种可选择的交通工具(公交、地铁),同学们,你们说老师从家到黄埔一共有多少条路线?我们看上面这个示意图,老师必须先的到长宁,然后再到黄埔.这几个环节是必不可少的,老师是一定要先到长宁上完课,才能去黄埔的.在没学乘法原理之前,我们可以通过一条一条的数,把线路找出来,显而易见一共是10条路线.但是要是老师从家到长宁有25种可选择的交通工具,并且从长宁到黄埔也有30种可选择的交通工具,那一共有多少条线路呢?这样数,恐怕是要耗费很多的时间了.这个时候我们的乘法原理就派上上用场了.二、乘法原理的定义完成一件事,这个事情可以分成n个必不可少的步骤(比如说老师从家到黄埔,必须要先到长宁,那么一共可以分成两个必不可少的步骤,一是从家到长宁,二是从长宁到黄埔),第1步有A种不同的方法,第二步有B种不同的方法,……,第n步有N种不同的方法.那么完成这件事情一共有A×B×……×N种不同的方法.结合上个例子,老师要完成从家到黄埔的这么一件事,需要2个步骤,第1步是从家到长宁,一共5种选择;第2步从长宁到黄埔,一共2种选择;那么老师从家到黄埔一共有5×2个可选择的路线了,即10条.三、乘法原理解题三部曲1、完成一件事分N个必要步骤;教学目标知识要点7-2-3乘法原理之染色问题2、每步找种数(每步的情况都不能单独完成该件事);3、步步相乘四、乘法原理的考题类型1、路线种类问题——比如说老师举的这个例子就是个路线种类问题;2、字的染色问题——比如说要3个字,然后有5种颜色可以给每个字然后,问3个字有多少种染色方法;3、地图的染色问题——同学们可以回家看地图,比如中国每个省的染色情况,给你几种颜色,问你一张包括几个部分的地图有几种染色的方法;4、排队问题——比如说6个同学,排成一个队伍,有多少种排法;5、数码问题——就是对一些数字的排列,比如说给你几个数字,然后排个几为数的偶数,有多少种排法.【例 1】 地图上有A ,B ,C ,D 四个国家(如下图),现有红、黄、蓝三种颜色给地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?DC B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有3种颜色可选;当B ,C 取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时D 也有2种颜色可选.根据乘法原理,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B ,C 取不同的颜色时,B 有2种颜色可选,C 仅剩1种颜色可选,此时D 也只有1种颜色可选(与A 相同).根据乘法原理,不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.综上,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【巩固】 如果有红、黄、蓝、绿四种颜色给例题中的地图染色,使相邻国家的颜色不同,但不是每种颜色都必须要用,问有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,首先对A 进行染色一共有4种方法,然后对B 、C 进行染色,如果B 、C 取相同的颜色,有三种方式,D 剩下3种方式,如果B 、C 取不同颜色,有326⨯=种方法,D 剩下2种方法,对该图的染色方法一共有43332284⨯⨯+⨯⨯=()种方法. 【注意】给地图染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,有的需要分类解决,前者分类做也可以解决问题.【答案】84【例 2】 在右图的每个区域内涂上A 、B 、C 、D 四种颜色之一,使得每个圆里面恰有四种颜色,则一共有__________种不同的染色方法.例题精讲7654321【考点】乘法原理之染色问题 【难度】4星 【题型】解答【解析】 因为每个圆内4个区域上染的颜色都不相同,所以一个圆内的4个区域一共有43224⨯⨯=种染色方法.如右图所示,当一个圆内的1、2、3、4四个区域的颜色染定后,由于6号区域的颜色不能与2、3、4三个区域的颜色相同,所以只能与1号区域的颜色相同,同理5号区域只能与4号区域的颜色相同,7号区域只能与2号区域的颜色相同,所以当1、2、3、4四个区域的颜色染定后,其他区域的颜色也就相应的只有一种染法,所以一共有24种不同的染法.【答案】24【例 3】 如图,地图上有A ,B ,C ,D 四个国家,现用五种颜色给地图染色,要使相邻国家的颜色不相同,有多少种不同染色方法?DCB A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 为了按要求给地图上的这四个国家染色,我们可以分四步来完成染色的工作:第一步:给A 染色,有5种颜色可选.第二步:给B 染色,由于B 不能与A 同色,所以B 有4种颜色可选.第三步:给C 染色,由于C 不能与A 、B 同色,所以C 有3种颜色可选.第四步:给D 染色,由于D 不能与B 、C 同色,但可以与A 同色,所以D 有3种颜色可选.根据分步计数的乘法原理,用5种颜色给地图染色共有5433180⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】180【巩固】 如图,一张地图上有五个国家A ,B ,C ,D ,E ,现在要求用四种不同的颜色区分不同国家,要求相邻的国家不能使用同一种颜色,不同的国家可以使用同—种颜色,那么这幅地图有多少着色方法?ED C BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 第一步,给A 国上色,可以任选颜色,有四种选择;第二步,给B 国上色,B 国不能使用A 国的颜色,有三种选择;第三步,给C 国上色,C 国与B ,A 两国相邻,所以不能使用A ,B 国的颜色,只有两种选择;第四步,给D国上色,D国与B,C两国相邻,因此也只有两种选择;第五步,给E国上色,E国与C,D两国相邻,有两种选择.共有4322296⨯⨯⨯⨯=种着色方法.【答案】96【例4】如图:将一张纸作如下操作,一、用横线将纸划为相等的两块,二、用竖线将下边的区块划为相等的两块,三、用横线将最右下方的区块分为相等的两块,四、用竖线将最右下方的区块划为相等的两块……,如此进行8步操作,问:如果用四种颜色对这一图形进行染色,要求相邻区块颜色不同,应该有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】对这张纸的操作一共进行了8次,每次操作都增加了一个区块,所以8次操作后一共有9个区块,我们对这张纸,进行染色就需要9个步骤,从最大的区块从大到小开始染色,每个步骤地染色方法有:4、3、2、2、2……,所以一共有:4322222221536⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种.【答案】1536【巩固】用三种颜色去涂如图所示的三块区域,要求相邻的区域涂不同的颜色,那么共有几种不同的涂法?ABC【考点】乘法原理之染色问题【难度】2星【题型】解答【解析】涂三块毫无疑问是分成三步.第一步,涂A部分,那么就有三种颜色的选择;第二步,涂B部分,由于要求相邻的区域涂不同的颜色,A和B相邻,当A确定了一种颜色后,B只有两种颜色可选择了;第三步,涂C部分,C和A、B都相邻,A和B确定了两种不相同的颜色,那么C只有一种颜色可选择了.然后再根据乘法原理.3216⨯⨯=【答案】6【例5】如图,有一张地图上有五个国家,现在要用四种颜色对这一幅地图进行染色,使相邻的国家所染的颜色不同,不相邻的国家的颜色可以相同.那么一共可以有多少种染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】这一道题实际上就是例题,因为两幅图各个字母所代表的国家的相邻国家是相同的,如果将本题中的地图边界进行直角化就会转化为原题,所以对这幅地图染色同样一共有4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.【讨论】如果染色步骤为----C A BD E,那么应该该如何解答?答案:也是4322296⨯⨯⨯⨯=种方法.如果染色步骤为----C AD B E那么应该如何解答?答案:染色的前两步一共有4×3种方法,但染第三步时需要分类讨论,如果D与A颜色相同,那么B有2种染法,E也有2种方法,如果D与A染不同的颜色,那么D有2种染法那么B只有一种染法,E有2种染法,所以一共应该有43(122212)96⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=种方法,(教师应该向学生说明第三个步骤用到了分类讨论和加法原理,加法原理在下一讲中将会讲授),染色步骤选择的经验方法:每一步骤所染的区块应该尽量和之前所染的区块相邻.【答案】96【巩固】某沿海城市管辖7个县,这7个县的位置如右图.现用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色给右图染色,要求任意相邻的两个县染不同颜色,共有多少种不同的染色方法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】为了便于分析,把地图上的7个县分别编号为A、B、C、D、E、F、G(如左下图).GF DC B AE为了便于观察,在保持相邻关系不变的情况下可以把左图改画成右图.那么,为了完成地图染色这件工作需要多少步呢?由于有7个区域,我们不妨按A、B、C、D、E、F、G的顺序,用红、黑、绿、蓝、紫五种颜色依次分7步来完成染色任务.第1步:先染区域A,有5种颜色可供选择;第2步:再染区域B,由于B不能与A同色,所以区域B的染色方式有4种;第3步:染区域C,由于C不能与B、A同色,所以区域C的染色方式有3种;第4步:染区域D,由于D不能与C、A同色,所以区域D的染色方式有3种;第5步:染区域E,由于E不能与D、A同色,所以区域E的染色方式有3种;第6步:染区域F,由于F不能与E、A同色,所以区域F的染色方式有3种;第7步:染区域G,由于G不能与C、D同色,所以区域G的染色方式有3种.根据分步计数的乘法原理,共有54333334860⨯⨯⨯⨯⨯⨯=种不同的染色方法.【答案】4860【例6】用3种颜色把一个33⨯的方格表染色,要求相同行和相同列的3个格所染的颜色互不相同,一共有种不同的染色法.【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】根据题意可知,染完后这个33⨯的方格表每一行和每一列都恰有3个颜色.用3种颜色染第一行,有336P=种染法;染完第一行后再染第一列剩下的2个方格,有2种染法;当第一行和第一列都染好后,再根据每一行和每一列都恰有3个颜色对剩下的方格进行染色,可知其余的方格都只有唯一一种染法.所以,根据乘法原理,共有326⨯=种不同的染法.【答案】6【例 7】 如右图,有A 、B 、C 、D 、E 五个区域,现用五种颜色给区域染色,染色要求:每相邻两个区域不同色,每个区域染一色.有多少种不同的染色方式?EDC BA【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 先采用分步:第一步给A 染色,有5种方法;第二步给B 染色,有4种方式;第三步给C 染色,有3种方式;第四步给D 染色,有3种方式;第五步,给E 染色,由于E 不能与A 、B 、D 同色,但可以和C 同色.此时就出现了问题:当D 与B 同色时,E 有3种颜色可染;而当D 与B 异色时,E 有2种颜色可染.所以必须从第四步就开始分类:第一类,D 与B 同色.E 有3种颜色可染,共有5433180⨯⨯⨯=(种)染色方式;第二类,D 与B 异色.D 有2种颜色可染,E 有2种颜色可染,共有54322240⨯⨯⨯⨯=(种)染色方式.根据加法原理,共有180240420+=(种)染色方式.【注意】给图形染色问题中有的可以直接用乘法原理解决,但如果碰到有首尾相接的图形往往需要分类解决.【答案】420【巩固】 如右图,有A ,B ,C ,D 四个区域,现用四种颜色给区域染色,要求相邻区域的颜色不同,每个区域染一色.有多少种染色方法?D C B A【考点】乘法原理之染色问题 【难度】3星 【题型】解答【解析】 A 有4种颜色可选,然后分类:第一类:B ,D 取相同的颜色.有3种颜色可染,此时D 也有3种颜色可选.根据乘法原理,不同的染法有43336⨯⨯=(种);第二类:当B ,D 取不同的颜色时,B 有3种颜色可染,C 有2种颜色可染,此时D 也有2种颜色可染.根据乘法原理,不同的染法有432248⨯⨯⨯=(种).根据加法原理,共有364884+=(种)染色方法.【答案】84【巩固】 用四种颜色对右图的五个字染色,要求相邻的区域的字染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:共有多少种不同的染色方法?学奥而思数【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】第一步给“而”上色,有4种选择;然后对“学”染色,“学”有3种颜色可选;当“奥”,“数”取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时“思”也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当“奥”,“数”取不同的颜色时,“奥”有2种颜色可选,“数”剩仅1种颜色可选,此时“思”也只有1种颜色可选(与“学”相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=种.所以,根据加法原理,共有43(222)72⨯⨯⨯+=种不同的涂法.【答案】72【例8】分别用五种颜色中的某一种对下图的A,B,C,D,E,F六个区域染色,要求相邻的区域染不同的颜色,但不是每种颜色都必须要用.问:有多少种不同的染法?【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】解答【解析】先按A,B,D,C,E的次序染色,可供选择的颜色依次有5,4,3,2,3种,注意E与D的颜色搭配有339⨯=(种),其中有3种E和D同色,有6种E和D异色.最后染F,当E与D同色时有3种颜色可选,当E与D异色时有2种颜色可选,所以共有542(3362)840⨯⨯⨯⨯+⨯=种染法.【答案】840【例9】将图中的○分别涂成红色、黄色或绿色,要求有线段相连的两个相邻○涂不同的颜色,共有多少种不同涂法?D CBA【考点】乘法原理之染色问题【难度】3星【题型】解答【解析】如右上图,当A,B,C,D的颜色确定后,大正方形四个角上的○的颜色就确定了,所以只需求A,B,C,D有多少种不同涂法.按先A,再B,D,后C的顺序涂色.按---A B D C的顺序涂颜色:A有3种颜色可选;当B,D取相同的颜色时,有2种颜色可选,此时C也有2种颜色可选,不同的涂法有32212⨯⨯=种;当B,D取不同的颜色时,B有2种颜色可选,D仅剩1种颜色可选,此时C也只有1种颜色可选(与A相同),不同的涂法有32116⨯⨯⨯=(种).所以,根据加法原理,共有12618+=种不同的涂法.【答案】18【例10】用4种不同的颜色来涂正四面体(如图,每个面都是完全相同的正三角形)的4个面,使不同的面涂有不同的颜色,共有________种不同的涂法.(将正四面体任意旋转后仍然不同的涂色法,才被认为是不同的)【考点】乘法原理之染色问题【难度】4星【题型】填空【关键词】2010年,迎春杯,中年级,复赛,第9题【解析】不旋转时共有4×3×2×1=24种染色方式,而一个正四面体有4×3=12种放置方法(4个面中选1个作底面,再从剩余3个面中选1个作正面),所以每种染色方式被重复计算了12次,则不同的染色方法有24÷12=2种。